RU74001U1 - GAS-FILLED NEUTRON PIPE - Google Patents
GAS-FILLED NEUTRON PIPE Download PDFInfo
- Publication number
- RU74001U1 RU74001U1 RU2008102766/22U RU2008102766U RU74001U1 RU 74001 U1 RU74001 U1 RU 74001U1 RU 2008102766/22 U RU2008102766/22 U RU 2008102766/22U RU 2008102766 U RU2008102766 U RU 2008102766U RU 74001 U1 RU74001 U1 RU 74001U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnet
- anticathode
- cavity
- gas
- disk
- Prior art date
Links
Landscapes
- Particle Accelerators (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к газонаполненным нейтронным трубкам для каротажных работ на нефтяных, газовых и рудных месторождениях.The utility model relates to gas-filled neutron tubes for logging in oil, gas and ore deposits.
Техническим результатом еcли является повышение нейтронного потока, уменьшение энергопотребления, уменьшение рабочего давления, повышение надежности и ресурса работы, уменьшение диаметра прибора.If the technical result is an increase in the neutron flux, a decrease in energy consumption, a decrease in working pressure, an increase in reliability and a service life, a decrease in the diameter of the device.
Технический результат достигается тем, что кольцевой магнит выполнен из двух полуколец, скреплен пружинной металлической немагнитной стяжкой и установлен в теле антикатода во внешнем пазу корпуса трубки, а дисковый магнит расположен в полости проходного изолятора ионного источника, его магнитное поле направлено навстречу магнитному полю дискового магнита и выбрано из условия: Bd≥2 Bс≥240 мТл, где: Bd - максимальная магнитная индукция дискового магнита; Be -максимальная магнитная индукция кольцевого магнита.The technical result is achieved by the fact that the ring magnet is made of two half rings, fastened with a spring metal non-magnetic coupler and installed in the body of the anticathode in the external groove of the tube body, and the disk magnet is located in the cavity of the bushing of the ion source, its magnetic field is directed towards the magnetic field of the disk magnet and selected from the condition: B d ≥2 Bs≥240 mT, where: B d - maximum magnetic induction of a disk magnet; Be is the maximum magnetic induction of a ring magnet.
1 н.п.ф., 3 илл, 1 таб.1 n.p.f., 3 ill., 1 tab.
Description
Полезная модель относится к газонаполненным нейтронным трубкам для каротажных работ на нефтяных, газовых и рудных месторождениях.The utility model relates to gas-filled neutron tubes for logging in oil, gas and ore deposits.
Известные малогабаритные газонаполненные нейтронные трубки с ионным источником Пеннинга, работающие в импульсно-частотном режиме при постоянном ускоряющем напряжении 80-90 кВ, отличаются друг от друга ионно-оптической системой (аксиальная или иммерсионная) и видом ионных источников:Known small-sized gas-filled neutron tubes with a Penning ion source, operating in a pulse-frequency mode with a constant accelerating voltage of 80-90 kV, differ from each other in the ion-optical system (axial or immersion) and the type of ion sources:
- ионный источник с одним кольцевым цилиндрическим магнитом, установленным вне объема трубки, имеющей аксиальную ионно-оптическую систему. B.C.Васин, В.А.Тукарев, Т.О.Хасаев, Р.Х.Якубов, Научная сессия МИФИ-2005, Сборник научных трудов, том 5, Москва 2005, 212-213;- an ion source with one annular cylindrical magnet mounted outside the volume of the tube having an axial ion-optical system. B.C. Vasin, V.A. Tukarev, T.O. Khasaev, R.Kh. Yakubov, MEPhI 2005 Scientific Session, Collection of Scientific Papers, Volume 5, Moscow 2005, 212-213;
- ионный источник с кольцевым цилиндрическим магнитом, установленным на аноде источника внутри трубки, с аксиальной ионнооптической системой, патент СССР №1590019, МПК: Н05Н 5/02, G21G 4/02;- ion source with a cylindrical annular magnet mounted on the anode of the source inside the tube, with an axial ion-optical system, USSR patent No. 1590019, IPC: H05H 5/02, G21G 4/02;
- ионный источник с одним кольцевым магнитом, установленным у выходного отверстия антикатода внутри объема трубки, с аксиальной ионнооптической системой, О. Reifenschweiler, Nucleonics, 18,12,69(1960);- an ion source with one ring magnet mounted at the outlet of the anticathode inside the volume of the tube, with an axial ion-optical system, O. Reifenschweiler, Nucleonics, 18,12,69 (1960);
- ионный источник с одним дисковым магнитом, установленным со стороны катода источника, вне объема трубки, с иммерсионной ионнооптической системой. J.Yu et al. Nucl.Instr.and Meth., in Phys.Res.B 111 (1996) 148-150; B.C.Васин, Р.Х.Якубов, Разработка газонаполненной нейтронной трубки для скважинного генератора нейтронов, ФГУП РФЯЦ -ВНИИЭФ, сборник докладов Четвертой научно-технической конференции, 1-3 ноября 2005 г., Саров, 2006 с.310-312;- an ion source with one disk magnet mounted on the cathode side of the source, outside the tube volume, with an immersion ion-optical system. J. Yu et al. Nucl. Inst. And Meth., In Phys. Res. B 111 (1996) 148-150; B.C. Vasin, R.Kh. Yakubov, Development of a gas-filled neutron tube for a downhole neutron generator, FSUE RFNC-VNIIEF, collection of reports of the Fourth scientific and technical conference, November 1-3, 2005, Sarov, 2006 p.310-312;
- ионный источник с двумя магнитами: дисковым и кольцевым, установленными внутри объема трубки; Timus D.,Neutron generating tubes NSA, 1968, т.22,№15, 32361, прототип.- an ion source with two magnets: disk and ring, installed inside the volume of the tube; Timus D., Neutron generating tubes NSA, 1968, v. 22, No. 15, 32361, prototype.
Существующие дейтерий-тритиевые газонаполненные нейтронные трубки генерируют нейтроны с энергией 14 МэВ и обеспечивают нейтронные потоки не выше 108 н/с.Existing deuterium-tritium gas-filled neutron tubes generate neutrons with an energy of 14 MeV and provide neutron fluxes not higher than 10 8 n / s.
Недостатками известных трубок с ионным источником являются: сложность уменьшения диаметра из-за наличия кольцевого цилиндрического магнита, устанавливаемого снаружи трубки, повышенное энергопотребление и недостаточно высокий срок службы; сложность крепления магнита внутри трубки на аноде источника, проблема сохранения термостойкости магнита при высокотемпературной обработке трубки на вакуумном посту, а также проблема сохранения вакуума из-за наличия магнита в объеме трубки; сложность установки кольцевого магнита внутри трубки вблизи полости антикатода ионного источника.The disadvantages of the known tubes with an ion source are: the difficulty of reducing the diameter due to the presence of an annular cylindrical magnet mounted on the outside of the tube, increased energy consumption and insufficiently high service life; the difficulty of fixing the magnet inside the tube on the source anode, the problem of maintaining the heat resistance of the magnet during high-temperature processing of the tube at a vacuum post, as well as the problem of maintaining vacuum due to the presence of a magnet in the volume of the tube; the difficulty of installing a ring magnet inside the tube near the cavity of the anticathode of the ion source.
Данная полезная модель исключает недостатки аналогов и прототипа.This utility model eliminates the disadvantages of analogues and prototype.
Техническим результатом полезной модели является повышение нейтронного потока, уменьшение энергопотребления, уменьшение рабочего давления, повышение надежности и ресурса работы, уменьшение диаметра прибора.The technical result of the utility model is to increase the neutron flux, reduce energy consumption, reduce working pressure, increase reliability and service life, reduce the diameter of the device.
Технический результат достигается тем, что в газонаполненной нейтронной трубке, содержащей корпус, в котором расположены иммерсионная ионнооптическая система, мишень, магнитогазоразрядный ионный источник с дисковым магнитом катода и кольцевым магнитом вокруг полого антикатода, кольцевой магнит выполнен из двух полуколец, скреплен пружинной металлической немагнитной стяжкой и установлен в теле антикатода во внешнем пазу корпуса трубки, а дисковый магнит расположен в полости проходного изолятора ионного источника, его магнитное поле направлено навстречу магнитному полю дискового магнита и выбрано из условия: Вd≥2 Bc>240 мТл, где: Вd - максимальная магнитная индукция дискового магнита; Bc - максимальная магнитная индукция кольцевого магнита, а глубина полости антикатода, ее диаметр, расстояние между магнитами, а также высота анода связаны The technical result is achieved by the fact that in a gas-filled neutron tube containing a housing in which the immersion ion-optical system, a target, a magnetogas discharge ion source with a disk magnet of a cathode and a ring magnet around a hollow anticathode are located, the ring magnet is made of two half rings, fastened with a spring metal non-magnetic coupler and installed in the body of the anti-cathode in the external groove of the tube body, and the disk magnet is located in the cavity of the bushing of the ion source, its magnetic field directed towards the magnetic field of the disk magnet and selected from the condition: In d ≥2 Bc> 240 mT, where: In d is the maximum magnetic induction of the disk magnet; B c is the maximum magnetic induction of the ring magnet, and the depth of the cavity of the anticathode, its diameter, the distance between the magnets, and the height of the anode are connected
соотношениями: 2.5≤S/h≤3.0; и 2.0≤D/l≤2.5, где: 1 - глубина полости антикатода; S - расстояние между магнитами, h - высота анода; D -диаметр полости антикатода.ratios: 2.5≤S / h≤3.0; and 2.0≤D / l≤2.5, where: 1 - the depth of the cavity of the anticathode; S is the distance between the magnets, h is the height of the anode; D is the diameter of the cavity of the anticathode.
Сущность полезной модели поясняется на фигурах 1-3. На фиг.1 схематично представлен поперечный разрез газонаполненной нейтронной трубки, где: «0» - нулевое значение суммарного магнитного поля; 1 - дисковый магнит, 2 - катод, 3 - анод, 4 - антикатод, 5 - кольцевой магнит, 6 - выходное отверстие для ионов, 7 - иммерсионная ионнооптическая система, 8 - мишень.The essence of the utility model is illustrated in figures 1-3. Figure 1 schematically shows a cross section of a gas-filled neutron tube, where: "0" is the zero value of the total magnetic field; 1 - disk magnet, 2 - cathode, 3 - anode, 4 - anticathode, 5 - ring magnet, 6 - exit hole for ions, 7 - immersion ion-optical system, 8 - target.
На фиг.2 представлены различные конфигурации магнитных полей вдоль оси газонаполненной нейтронной трубки, где К1 - конфигурация В-поля, когда разноименные полюса магнитов расположены навстречу друг другу; К2 - конфигурация В-поля, когда одноименные полюса магнитов расположены навстречу друг другу; К3-конфигурация В-поля при одном дисковом магните 1.Figure 2 presents various configurations of magnetic fields along the axis of a gas-filled neutron tube, where K1 is the configuration of the B-field when the opposite poles of the magnets are located towards each other; K2 - the configuration of the B-field, when the same poles of the magnets are located towards each other; K3-configuration of the B-field with one disk magnet 1.
На фиг.3 схематично представлен разрез ионного источника газонаполненной нейтронной трубки.Figure 3 schematically shows a section of the ion source of a gas-filled neutron tube.
Ионный источник газонаполненной нейтронной трубки снабжен дисковым 1 и кольцевым 5 магнитами, причем разноименные полюса магнитов расположены навстречу друг другу.The ion source of a gas-filled neutron tube is equipped with a disk 1 and ring 5 magnets, and the opposite poles of the magnets are located towards each other.
Образуемое между магнитами 1 и 5 магнитное В-поле в полости антикатода 4 вблизи отверстия для выхода ионов 6 меняет свое направление на противоположное, переходя через нулевое значение поля в точке «О» полости антикатода 4 (фиг.2, конфигурация поля К1, фиг.3).A magnetic B-field formed between magnets 1 and 5 in the cavity of the anticathode 4 near the hole for the exit of ions 6 changes its direction, passing through the zero value of the field at point “O” of the cavity of the anticathode 4 (Fig. 2, field configuration K1, Fig. 3).
Если дисковый 1 и кольцевой 5 магниты установлены одинаковыми полюсами навстречу друг другу, то магнитное поле в ионном источнике имеет конфигурацию К2 (фиг.2.). В этом случае источник трубки в рабочем режиме (при токе трубки ~85 мкА и ускоряющем напряжении 85 кВ) потребляет энергию в 1,5 раза больше.If the disk 1 and ring 5 magnets are installed with the same poles towards each other, then the magnetic field in the ion source has the configuration K2 (Fig.2.). In this case, the tube source in the operating mode (at a tube current of ~ 85 μA and an accelerating voltage of 85 kV) consumes energy 1.5 times more.
Если в ионном источнике установить один дисковый магнит 1, то конфигурация В-поля приобретет вид К3. В этом случае в рабочем режиме ионный источник потребляет энергию в 3,5 раза больше, а трубка дает низкий нейтронный поток.If you install one disk magnet 1 in the ion source, then the configuration of the B-field will take the form of K3. In this case, in the operating mode, the ion source consumes energy 3.5 times more, and the tube gives a low neutron flux.
Экспериментальные усредненные данные, полученные при проведении исследований пяти нейтронных трубок фиг.1 с ионными источниками, имеющими конфигурацию магнитных полей K1, K2, и пяти нейтронных трубок, имеющих конфигурацию магнитного поля К3, обобщены и представлены в таблице. Экспериментальные данные получены на частоте f=1000 Гц, при длительности модуляционных импульсов 100 мкс и при скважности S=10.The experimental averaged data obtained during studies of five neutron tubes of Fig. 1 with ion sources having a magnetic field configuration K1, K2, and five neutron tubes having a magnetic field configuration K3 are summarized and presented in the table. The experimental data were obtained at a frequency of f = 1000 Hz, with a modulation pulse duration of 100 μs and a duty cycle of S = 10.
Устройство обеспечивает получение нейтронных потоков, превышающих интенсивность 108нейтр/с при скважностях S модуляционных импульсов, подаваемых на анод 3 ионного источника, от 4 до 25. Скважность S=l/τ,f, где: τ - длительность модуляционных прямоугольных импульсов напряжения амплитудой 2,5 кВ, подаваемых на анод ионного источника; f - частота следования модуляционных импульсов.The device provides neutron fluxes exceeding an intensity of 10 8 neutrons / s at duty cycles S of the modulation pulses supplied to the anode 3 of the ion source, from 4 to 25. Duty cycle S = l / τ, f, where: τ is the duration of the modulation rectangular voltage pulses with amplitude 2.5 kV supplied to the anode of the ion source; f is the repetition rate of modulation pulses.
Стабильная работа устройства при скважностях модуляционных импульсов около 25 обеспечена протеканием низких токов через ионный источник и уменьшением давления рабочего газа в трубке при сохранении тока (~85 мкА) через трубку. Варианты трубок с ионными источниками, имеющими конфигурацию В-полей K2 и К3, работая при более высоких токах через ионный источник и повышенных давлениях в ионно-оптической системе, обеспечивают нейтронный поток ≥ 108н/с при скважностях только от 4 до 10 (трубки неработоспособны при частотах ~400 Гц и длительностях модуляционных импульсов ~100 мкс).Stable operation of the device with modulation pulse duty cycles of about 25 is ensured by the flow of low currents through an ion source and a decrease in the working gas pressure in the tube while maintaining the current (~ 85 μA) through the tube. Variants of tubes with ion sources having the configuration of B-fields K2 and K3, operating at higher currents through the ion source and increased pressures in the ion-optical system, provide a neutron flux of ≥ 10 8 n / s for wells with only 4 to 10 (tubes inoperative at frequencies of ~ 400 Hz and durations of modulation pulses ~ 100 μs).
Полезная модель обеспечивает концентрацию плазмы импульсного газового разряда вблизи выходного отверстия для ионов 6 в полости антикатода 4 (фиг.1 и фиг.2) ионного источника трубки за счет эффекта «диамагнетизма плазмы в неоднородном магнитном поле» в месте The utility model provides a plasma concentration of a pulsed gas discharge near the ion outlet 6 in the cavity of the anticathode 4 (FIG. 1 and FIG. 2) of the ion source of the tube due to the effect of “plasma diamagnetism in an inhomogeneous magnetic field” in place
азимутально-симметричного перехода В-поля через нулевое значение «0» (фиг.2, конфигурация К1).azimuthally symmetric transition of the B-field through the zero value "0" (figure 2, configuration K1).
В неоднородном магнитном поле на частицы плазмы (и нейтральный водород) действует диамагнитная сила, стремящаяся вытолкнуть частицы плазмы (и нейтральный водород) из области сильного поля в область более слабого поля (в нашем случае при работе трубки плазма и рабочий газ в ионном источнике сконцентрированы в области точки «0» полости антикатода 4 у выходного отверстия для выхода ионов 6 (фиг.1., фиг.2., конфигурация К1).In an inhomogeneous magnetic field, plasma particles (and neutral hydrogen) act on a diamagnetic force, which tends to push the plasma particles (and neutral hydrogen) from the region of the strong field to the region of the weaker field (in our case, when the tube is working, the plasma and the working gas in the ion source are concentrated in the area of the point "0" of the cavity of the anticathode 4 at the outlet for the exit of ions 6 (Fig. 1, Fig. 2, configuration K1).
Повышение концентрации плазмы в области «0» полости антикатода увеличивает количество ионов, выводимых из плазмы через выходное отверстие 6 антикатода 4 в иммерсионную ионнооптическую 7 систему трубки. Это облегчает получение ионного тока ~85 мкА, протекающего через иммерсионную ионнооптическую систему 7 трубки при ускоряющем напряжении ~85 кВ и уменьшенном до 250 мкА токе через ионный источник за счет уменьшения давления рабочего газа в объеме трубки. Уменьшение рабочего давления в трубке приводит к уменьшению столкновений пучка быстрых ионов с молекулами рабочего газа при их транспортировке через ионнооптическую систему 7.An increase in the plasma concentration in the region “0” of the anticathode cavity increases the number of ions discharged from the plasma through the outlet 6 of the anticathode 4 into the immersion ion-optical system 7 of the tube. This makes it easier to obtain an ion current of ~ 85 μA flowing through the immersion ion-optical system 7 of the tube at an accelerating voltage of ~ 85 kV and a current reduced through the ion source to 250 μA by reducing the pressure of the working gas in the tube volume. A decrease in the working pressure in the tube leads to a decrease in collisions of the fast ion beam with the working gas molecules during their transportation through the ion-optical system 7.
Для удобства сборки кольцевой магнит, выполненный из Sm-Co, после намагничивания до 260-290 мТл разделяют на два полукольца, устанавливают в паз корпуса трубки у полости антикатода и скрепляют металлической немагнитной стяжкой (два магнитных полукольца установленных в единое кольцо - расталкиваются).For ease of assembly, a ring magnet made of Sm-Co, after magnetization up to 260-290 mT, is divided into two half rings, installed in the groove of the tube body near the cavity of the anticathode and fastened with a metal non-magnetic coupler (two magnetic half rings installed in a single ring are repelled).
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008102766/22U RU74001U1 (en) | 2008-01-29 | 2008-01-29 | GAS-FILLED NEUTRON PIPE |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008102766/22U RU74001U1 (en) | 2008-01-29 | 2008-01-29 | GAS-FILLED NEUTRON PIPE |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU74001U1 true RU74001U1 (en) | 2008-06-10 |
Family
ID=39581772
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008102766/22U RU74001U1 (en) | 2008-01-29 | 2008-01-29 | GAS-FILLED NEUTRON PIPE |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU74001U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2448409C2 (en) * | 2009-12-22 | 2012-04-20 | Юрий Александрович Ефимов | Method to produce electric power |
-
2008
- 2008-01-29 RU RU2008102766/22U patent/RU74001U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2448409C2 (en) * | 2009-12-22 | 2012-04-20 | Юрий Александрович Ефимов | Method to produce electric power |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2891389B1 (en) | Apparatus for accelerating and compressing plasma | |
| US6654433B1 (en) | Method and machine for producing energy by nuclear fusion reactions | |
| RU74001U1 (en) | GAS-FILLED NEUTRON PIPE | |
| JP3867972B2 (en) | Inertial electrostatic confinement fusion device | |
| Belov et al. | A source of polarized negative hydrogen ions with deuterium plasma ionizer | |
| RU2366030C1 (en) | Gas-filled neutron tube | |
| US20110096885A1 (en) | Plasma driven neutron/gamma generator | |
| CN108112153A (en) | A kind of double-plasma ion source | |
| RU2366013C1 (en) | Way of forming of neutron flow of gas-filled neutron tube | |
| RU149963U1 (en) | ION TRIODE FOR NEUTRON GENERATION | |
| KR101378384B1 (en) | Cyclotron | |
| RU192776U1 (en) | PULSE SOURCE OF PENNING IONS | |
| US20170069399A1 (en) | Hall effect assisted electron confinement in an inertial electrostatic confinement fusion reactor | |
| WO2013046120A1 (en) | Systems and methods for electromagnetic acceleration or compression of particles | |
| CN202444688U (en) | Minor diameter radio frequency driving deuterium-deuterium (D-D) neutron tube | |
| RU138346U1 (en) | GAS-FILLED NEUTRON PIPE | |
| RU140351U1 (en) | ION DIODE FOR NEUTRON GENERATION | |
| RU71468U1 (en) | SEALED NEUTRON PIPE | |
| RU2333558C2 (en) | Pulse electronuclear installation | |
| Tsai et al. | DuoPIGatron ion sources for PLT injectors | |
| RU184106U1 (en) | PULSE NEUTRON GENERATOR | |
| RU2287916C1 (en) | Ion accelerator with magnetic isolation | |
| RU2521050C1 (en) | Accelerating neutron tube | |
| Sudan | Particle ring fusion | |
| RU2370003C1 (en) | Iron-free linear induction deuteron accelerator - neutron generator |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20110130 |